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问题:

如何精确求解大整数系数的二次方程?

杜俭
2023-03-14

我在Google Code Jam中读到一个关于牛眼的问题。(比赛现在结束了,所以可以谈论它)

玛丽亚从t毫升黑色油漆开始,她将用它来画1厘米厚的戒指。厚度为1cm的圆环是半径相差1cm的两个同心圆之间的空间。

玛丽亚画了第一个黑色的环周围半径为r厘米的白色圆圈。

半径为1cm的圆盘面积为πcm2。需要一毫升油漆覆盖面积πcm2。玛丽亚最多能画多少个黑戒指?

根据我在纸上的计算,画一个有n个环的牛头犬的油漆面积,内径r,作为pi的倍数是2*n**2n*(2*r-1)

所以给定t*pimillitre的油漆,问题是找到最大的n,使得f(n,r)

今天早上我用二进制搜索解决了这个问题https://github.com/hickford/codejam/blob/master/2013/1A/bullseye/bullseye.py

我选择二元搜索而不是二次方程,因为我非常担心浮点的不精确性——在这个问题中,t和r是10*18的整数。算术上的不精确在上一次代码阻塞中咬了我一口。

但是我很好奇。你能支持二次方程来给出大整数系数方程的正确答案吗?像Sympy或Numpy这样的数学图书馆能给我提供什么吗?

证明二次方程对大输入给出错误答案。例如,使用r=308436464205151562t=1850618785230909388。要解的二次方程是

2*n**2 + 616872928410303123*n -1850618785230909388 <= 0

即系数为

a = 2
b = 616872928410303123
c = -1850618785230909388

Python中的计算

    > int((-b + math.sqrt(b**2 - 4*a*c)) / (2*a))
    0

这是错误的答案!正确答案(通过二进制搜索找到)是3

>>> n = 3
>>> 2*n**2 + 616872928410303123*n -1850618785230909388 <= 0
True

共有3个答案

杜辉
2023-03-14

如果(t/r^2)

雍俊远
2023-03-14

在这个问题上,舍入的精确性让我丧命。。。但是您可以将所有内容保持在64位整数精度,并对生成的二次方程进行二进制搜索。我在这里概述了我的方法。

富建章
2023-03-14

对于符号精确操作,有sympy。

如果粘贴以下内容:

a, b, c = 2, 616872928410303123, -1850618785230909388
x = Symbol('x')
int(max(solve(a*x**2 + b*x + c, x)))

这里,你得到3。

[根据OP评论编辑]。

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